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第七章 內(nèi)能
華師大版九年級上冊
第4節(jié) 能量的轉(zhuǎn)化與守恒
教學(xué)目標(biāo)
科學(xué)觀念：能列舉各種形式的能量；能列舉各種能量之間的轉(zhuǎn)化及
同種能量之間的轉(zhuǎn)移；知道不同能量形式的轉(zhuǎn)化過程中能量的總
量保持不變；知道能量守恒定律，能舉出日常生活中能量守恒的
實(shí)例。
科學(xué)思維：通過問題的設(shè)置，培養(yǎng)學(xué)生分析、綜合和歸納能力。
探究實(shí)踐：通過討論交流、小實(shí)驗(yàn)等活動突出學(xué)生的主體性地位，
培養(yǎng)探究精神和合作意識。
態(tài)度責(zé)任：通過列舉日常生活中能量轉(zhuǎn)化的例子，讓學(xué)生認(rèn)識能量
轉(zhuǎn)化的普遍性，體會科學(xué)知識源于生活、用于生活，激發(fā)學(xué)生學(xué)
習(xí)的興趣。
回憶：
我們知道的自然界中存在著各種各樣形式的能。
舉例說一說你知道哪些能量形式？
太陽能、電能、光能、聲能、核能、內(nèi)能、機(jī)械能（動能、勢能）風(fēng)能、化學(xué)能、生物質(zhì)能……。
新知講解
一、自然界的能量
1、能量無所不在，自然界中的能量多種多樣。
能量是一切物質(zhì)運(yùn)動的源泉，是一切生命活動的基礎(chǔ)。
新知講解
2、太陽是地球的生命之源，地球上絕大部分能量來自太陽。
1）雷電顯示出巨大的能量。一次雷電所釋放的能量平均有 6×106 kW·h電力， 相當(dāng)于一座中等發(fā)電廠一天內(nèi)所發(fā)出的電能。
2）高山峽谷中不斷沖落下來的水流具有巨大的能量，常利用來發(fā)電。海邊河口潮水每日的起落，蘊(yùn)藏著不小的能量。
3）來自地球深處的能量，觸發(fā)地震及火山的噴發(fā)。一次強(qiáng)烈地震所釋放的能量是十分巨大的。一次8級地震釋放的 能量超過一枚氫彈釋放的能量。地?zé)釡?泉是來自地球深處的內(nèi)能，它給我們帶來了清潔的能源。
4）煤、石油、天然氣中蘊(yùn)藏著的化學(xué)能，經(jīng)燃燒大量為人類所利用。 生物體內(nèi)包含著能量，馬吃草、鷹吃魚正是為了補(bǔ)充能量。
閱讀：
視窗：
討論交流
這些自然界中這么多種形式的能量會發(fā)生變化嗎？舉例說明。
熱傳遞過程中熱能發(fā)生了，所以能量可能會發(fā)生轉(zhuǎn)移；做功改變物體的內(nèi)能，說明能量就是表示物體做功的物理量，所以也可能發(fā)生轉(zhuǎn)化。又如各種形式的發(fā)電，就是將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。
討論交流：
二、能量的轉(zhuǎn)移
1、能量是可以發(fā)生轉(zhuǎn)移的；熱傳遞就是熱能的轉(zhuǎn)移。
2、能量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，從空間的一處轉(zhuǎn)移到另一處。
3、能量轉(zhuǎn)移過程中，能量的形式?jīng)]有發(fā)生改變，能的總量保持不變。
4、能量轉(zhuǎn)移的應(yīng)用舉例：
1）鐵錘敲擊鐵釘時，鐵錘的能量就轉(zhuǎn)移到了鐵釘上， 鐵釘?shù)玫侥芰窟M(jìn)入木塊。
2）動能池塘中的水波將中心部分的振動向四面八方傳播開去。這時中心部分水面的振動能量就不斷向四周轉(zhuǎn)移。
3）廣播、電視、移動通信，是利用電磁波傳播而實(shí)現(xiàn)的信息傳遞過程，同時也是電磁波能量的轉(zhuǎn)移。從廣播電臺、電視臺或移動通信基站發(fā)出的信息傳播到各用戶處，還是依靠電磁波能量的轉(zhuǎn)移。
新知講解
5、能量轉(zhuǎn)移的應(yīng)用舉例：
1）鐵錘敲擊鐵釘時，鐵錘的能量就轉(zhuǎn)移
到了鐵釘上， 鐵釘?shù)玫侥芰窟M(jìn)入木塊。
2）動能池塘中的水波將中心部分的振動向四
面八方傳播開去。這時中心部分水面的振動能量
就不斷向四周轉(zhuǎn)移。
3）廣播、電視、移動通信，是利用電磁波傳
播而實(shí)現(xiàn)的信息傳遞過程，同時也是電磁波能量
的轉(zhuǎn)移。從廣播電臺、電視臺或移動通信基站發(fā)
出的信息傳播到各用戶處，還是依靠電磁波能量
的轉(zhuǎn)移。
視頻：
能量的轉(zhuǎn)移
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討論交流
自然界中，不同形式的能量之間會發(fā)生轉(zhuǎn)化嗎？
一定條件下，不同形式的能量之間可以發(fā)生轉(zhuǎn)化。如，光合作用、燃料燃燒、生物呼吸、發(fā)電、摩擦生熱等都存在著能量間的轉(zhuǎn)化。
新知講解
三、能量形式的轉(zhuǎn)化
1、不同形式的能量在一定條件下是可以發(fā)生轉(zhuǎn)化的；
2、自然界中能量的轉(zhuǎn)化普遍存在。
3、能量的轉(zhuǎn)化，實(shí)質(zhì)上就是能量轉(zhuǎn)從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式的過程。
4、做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程, 所以功是能量轉(zhuǎn)化的量度。
5、大量事實(shí)告訴我們，任何一種形式的能量在轉(zhuǎn)化為其他形式的能量過程 中，消耗多少某種形式的能量，就得到多少其他形式的能量，能量的總量是保持不變的。
新知講解
6、能量轉(zhuǎn)化舉例：
1）綠色植物的光合作用：
當(dāng)陽光照射在綠色植物的葉片上時，通過光合作用將陽光的能量以化學(xué)能的形式貯存起來。
2）運(yùn)動員的運(yùn)動：
運(yùn)動員消耗的能量來自他所吃進(jìn)的各種食物。運(yùn)動員在運(yùn)動過程中食物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動員的運(yùn)動能量及發(fā)出大量的熱。
3）人類的生命活動：
人類所有的活動都需要能量，無論是體育鍛煉，還是工作或思考，甚至在睡眠中也需要能量。所有這些需要的能量都從食物中取得。
小資料：
新知講解
5）各種發(fā)電都實(shí)現(xiàn)著能量的轉(zhuǎn)化：
①火力發(fā)電：一般是燃燒煤或油，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。
優(yōu)點(diǎn)：投資少，建設(shè)周期短。
缺點(diǎn)：對環(huán)境污染比較嚴(yán)重。
②風(fēng)力發(fā)電：把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)為電能。
優(yōu)點(diǎn)：清潔，環(huán)境效益好；可再生，永不枯竭；基建周期短；裝機(jī)規(guī)模靈活。
缺點(diǎn)：噪聲，視覺污染；占用大片土地；不穩(wěn)定，
不可控；目前成本仍然很高。
新知講解
③水力發(fā)電：利用水位落差 ，將水的機(jī)械能轉(zhuǎn)移為水輪機(jī)的機(jī)械能，再以機(jī)械能推動發(fā)電機(jī)，從而得到電能。
優(yōu)點(diǎn)：發(fā)電成本低，高效而靈活，還能獲得防洪、灌溉、航運(yùn)、給水以及旅游等多種效益。
缺點(diǎn)： 建站投資高，容量增加難，導(dǎo)致河床變化，影響生物多樣性等，還可能出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害等環(huán)境問題。
閱讀：
1、我國的水電：
我國是水力資源十分豐富的國家，水能蘊(yùn)藏量為 6.8億千瓦，居世界第一位。2009 年建成的長江三峽水電站，32臺發(fā)電機(jī)組年最大發(fā)電量約1 000億千瓦時，可以照亮大半個中國，成為世界上最大的水電站。
2、美國的陽光發(fā)電：
世界上目前最大的太陽能組合裝置，位于美國加利福尼亞沙漠中的這一裝置占地405公頃，由計(jì)算機(jī)控制的采集鏡把 合成油加熱到390℃以上，這一裝置產(chǎn)生的蒸汽推動渦輪發(fā)電機(jī)，裝機(jī)容量達(dá)27.5萬千瓦。
新知講解
④陽光發(fā)電：由計(jì)算機(jī)控制的采集鏡把合成油加熱到390℃以上，這一裝置產(chǎn)生的蒸汽推動渦輪發(fā)電機(jī)。
優(yōu)點(diǎn)：太陽能資源沒有枯竭危險(xiǎn)，且資源分布廣泛，受地域限制小；太陽能電池主要的材料--硅，原料豐富；無機(jī)械轉(zhuǎn)動部件，沒有噪聲，穩(wěn)定性好；
缺點(diǎn)：太陽能照射的能量分布密度小；不能連續(xù)發(fā)電，受季節(jié)、晝夜以及陰晴等氣象狀況影響大；光伏系統(tǒng)
的造價還比較高。
視頻：
能量的轉(zhuǎn)化
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新知講解
7、太陽能的轉(zhuǎn)化途徑：
太陽能可轉(zhuǎn)化為風(fēng)能、水能用于發(fā)電、太陽能電池可將太陽光的能量直接轉(zhuǎn)化成電能。還可轉(zhuǎn)化為水的熱能用于家庭取暖。通過光合作用太陽能轉(zhuǎn)化為植物的化學(xué)能，
動物吃植物或其它動物獲得生存
需要的能量，儲存在動植物中的
能量經(jīng)數(shù)百萬年變成煤、石油天
然氣。
歸納：
不同形式的能量在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化
閱讀：
能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性
新知講解
四、能量守恒定律
1、能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移都具有一定的方向性；
如，熱傳遞過程中，內(nèi)能可以自發(fā)地從高溫物體向低溫物體傳遞，直到熱平衡為止，但是不能自發(fā)地將熱能從低溫物體傳向高溫物體。
再如，綠色植物光合作用過程中，太陽能光能可轉(zhuǎn)化為植物體內(nèi)的化學(xué)能，但化學(xué)能不能轉(zhuǎn)化為太陽光能。
新知講解
2、能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，總量保持不變：
能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者 從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。 這個規(guī)律叫做能量守恒定律。
3、能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一。
4、功和能的關(guān)系：
視頻：
能量守恒定律
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新知講解
4、能量守恒與機(jī)械能守恒比較：
1）定義不同：
能量守恒是自然科學(xué)中最基本定律之一，觀點(diǎn)是能量既不會住憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一個物體到另一種物體或從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化有一定的方向性，且能的部量保持不變；
機(jī)械能是重力勢能、彈性勢能和動能的總稱；機(jī)械能守恒是指物體在只有重力或彈力做功的情況下，物體的重力勢能或彈性勢能和動能間相互轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化時機(jī)械能總量保持不變。
新知講解
2）范圍不同：
能量守恒范圍很廣，包括機(jī)械能、熱能、光能、化學(xué)能……等，而機(jī)械能守恒只包括重力勢能、彈性勢能和動能。
3）守恒條件不同：
能量守恒定律是自然界普遍存在的規(guī)律，包括能量間的相互轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化過程，適用于所有物理現(xiàn)象；而機(jī)械能守恒是有條件的，在只有重力和彈力做功時才成立，如果有重力或彈力外的其他力做功時，機(jī)械能是不守恒的，但卻又符合能量守恒定律。
課堂練習(xí)
1、下列事例中，說法正確的是（　　）
A．“長征七號”上升過程中是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能
B．微波爐通電工作時，將電能直接轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
C．核電站中的核反應(yīng)堆是進(jìn)行裂變、且不加控制而獲得
核能的一種裝置
D．“長征七號”上升過程中是燃料通過燃燒釋放內(nèi)能，
內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
D
課堂練習(xí)
2、根據(jù)能量守恒定律，判斷下列說法正確的是(　　)
A．發(fā)電機(jī)可以產(chǎn)生電能
B．電動機(jī)工作時消滅了電能
C．發(fā)電機(jī)和電動機(jī)都是轉(zhuǎn)化能量的機(jī)器
D．自然界各種能量不斷地相互轉(zhuǎn)化，人類不斷地消耗各種能
量，總能量在不斷減少
C
課堂練習(xí)
3、用打樁機(jī)打樁,打樁錘從5 m高處自由落下時,錘與樁因沖擊力作用,表面溫度升高,這說明 (　　)
A. 機(jī)械能守恒 B. 動能守恒
C. 勢能守恒 D. 能量守恒
D
課堂練習(xí)
4、學(xué)習(xí)了內(nèi)能及能量的轉(zhuǎn)化和守恒后，同學(xué)們在一起梳理知識時交流了以下想法，你認(rèn)為其中不正確的是( )
A．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中總會有損耗，但能量的總量保持不變
B．熱傳遞改變物體的內(nèi)能是不同形式的能的相互轉(zhuǎn)化
C．各種形式的能在一定條件下都可以相互轉(zhuǎn)化
D．做功改變物體的內(nèi)能是不同形式的能的相互轉(zhuǎn)化
B
課堂練習(xí)
5、某機(jī)器的能量流向如圖所示，據(jù)此推理該機(jī)器可能是(　　)
A．熱機(jī) B．電動機(jī) C．發(fā)電機(jī) D．電熱水器
B
課堂練習(xí)
6、目前長沙城區(qū)的老居民小區(qū)正在進(jìn)行水路改造，改造中用到了一種打孔工具——沖擊鉆。沖擊鉆工作時，鉆頭在電動機(jī)的帶動下不斷地沖擊墻壁，打出圓孔，如圖所示。沖擊鉆在工作過程中，其能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是(　　)
A．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能
C．只有機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化
D．有電能、機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化
D
課堂練習(xí)
7、根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，在與外界沒有熱傳遞的條件下，物體內(nèi)能的增加量與外界對物體做功多少相等。為了驗(yàn)證此規(guī)律，某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：在容器里裝一定質(zhì)量的水，中間裝上帶有葉片的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上繞上繩子，繩子另一端通過滑輪與一重物相連；當(dāng)重物下降時，繩子拉動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，帶動葉片旋轉(zhuǎn)，使容器里的水溫度升高，結(jié)合水的比熱計(jì)算出水增加的內(nèi)能，以此驗(yàn)證水的內(nèi)能增加量與重物的重力做功多少是否相等。
（繩重和摩擦不計(jì)）
(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除已提供測質(zhì)量的電子天平、
刻度尺外，還需要測量工具有_____。
溫度計(jì)
(2)興趣小組在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，水內(nèi)能的增加量小于重物做功的大小，請寫出造成這種現(xiàn)象的一種原因： 。
(3)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，獲得了如下數(shù)據(jù)，規(guī)律得到驗(yàn)證。

若使容器內(nèi)相同質(zhì)量水的溫度升高2.5℃，則125千克的重物需下降_____米。
滑輪存在摩擦
4
課堂總結(jié)
1、自然界中存在各種各樣的能量形式；
2、在一定條件下，能量間可以發(fā)生轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移；
3、自然界的重要定律……能量守恒定律：能量既不能消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從 一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中具有一定的方向性，其 總量保持不變。
板書設(shè)計(jì)
7.4能量的轉(zhuǎn)化與守恒
能量形式多樣：
轉(zhuǎn)化，如做功
轉(zhuǎn)移，如熱傳遞
能量守恒:
不能消滅，不會創(chuàng)生，形式轉(zhuǎn)化或空間轉(zhuǎn)移；
具有一定的方向性，總量保持不變。
作業(yè)布置
1、復(fù)習(xí)本節(jié)課的主要內(nèi)容；
2、完成作業(yè)本中的練習(xí)；
3、完成學(xué)案中的“課后鞏固”。
謝謝
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